專利名稱：磁傳感器電路和使用該磁傳感器電路的電子裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種交變磁場檢測型磁傳感器電路，該交變磁場檢測 型磁傳感器電路使用電磁轉換器件(如霍爾器件和磁阻器件)來檢測
其所處位置的磁場，并產生具有與該磁場的極性(S極/N極)相對應 的邏輯的輸出信號，并且本發(fā)明還涉及使用該磁傳感器電路的電子裝 置(例如，旋轉檢測器件和具有旋轉檢測功能的無刷電機驅動器)。
背景技術：
磁傳感器電路典型地包括霍爾器件，輸出與磁場強度成比例的 輸出電壓；放大器，對霍爾器件的輸出電壓進行放大；以及比較器， 將放大器的輸出電壓與預定參考電壓進行比較以輸出比較結果，并且 所述磁傳感器電路根據磁場傳感器所處位置的磁場強度是否高于給定 標準來輸出二進制信號(在某一時刻為高電平或低電平)。
為了獲得反映磁場強度的精確的比較結果，必須減小輸出自放大 器的信號中所含有的偏移信號分量，以減小該信號的變化。此處產生 偏移信號分量的主要因素是霍爾器件的輸出電壓中所含有的偏移信號 分量(下文中稱為"器件偏移電壓")和在放大器的輸入端呈現的偏移 信號分量(下文中稱為"輸入偏移電壓")。器件偏移電壓主要是由霍 爾器件從其封裝適當接收的應力等產生的。另一方面，輸入偏移電壓 主要是由形成放大器輸入級的器件的特性的變化等產生的。
在以下所列專利文獻l中公開了一種受這種偏移電壓影響較小的 磁場傳感器。磁場傳感器并入了類似圖14中所示的霍爾器件1的霍爾器 件，典型地霍爾器件被形成為板，該板具有相對于4個端子A、 B、 C 和D在幾何上等效的形狀。此處，幾何等效形狀表示，類似圖14中所 示的霍爾器件1的形狀，其沿著一個方向的形狀與其沿著90度旋轉后的 方向的形狀(旋轉后，對角線A-C此時位于對角線B-D之前所處位置)相同。在該霍爾器件l中，在當向端子A和C之間施加電源電壓時端子
B和D之間呈現的電壓與當向端子B和D之間施加電源電壓時端子A和 C之間呈現的電壓之間，在它們中分別含有的有效信號分量(該分量 與磁場強度相當)是同相的，而在它們中分別含有的器件偏移電壓是 反相的。
首先，在第一時段中，通過開關電路2，在霍爾器件1的端子A和C 之間施加電源電壓，并且將端子B和D之間的電壓饋送至電壓放大器3。 因此，電壓放大器3輸出與端子B和D之間的電壓和電壓放大器3的輸入 偏移電壓之和成正比的電壓V1。此外，在該第一時段中，開關5閉合， 使得電容器4被充電至電壓V1 。
順序地，在第二時段中，通過開關電路2，在霍爾器件1的端子B 和D之間施加的電源電壓，并將端子C和A之間的電壓饋送至電壓放大 器3，其中電壓極性與第一時段相反。因此，電壓放大器3輸出與端子 C和A之間的電壓和電壓放大器3的輸入偏移電壓之和成正比的電壓 V2。
此處，不管輸入電壓的極性如何，輸入偏移電壓的影響仍與在第 一時段中的相同。相應地，來自電壓放大器3的電壓V2與端子C和A之 間的電壓(該電壓的極性與第一時段中的電壓極性相反)和輸入偏移 電壓之和成正比。
此外，在該第二時段中，開關5斷開，從而電壓放大器3的反相輸 出端子3a和同相輸出端子3b與電容器4以串聯的方式連接在輸出端子6 和7之間。此處，電容器4的充電電壓保持不變，因此保持與第一時段 中電壓放大器3的輸出電壓V1相等。輸出端子6和7之間的電壓V(磁場 傳感器的輸出電壓)等于與電壓放大器3的反相輸出端子3a處的電壓相 對的其同相輸出端子3b處的電壓V2和與電容器4的一端4b的電壓相對 的其另一端4a處的-Vl之和(即電壓V2-V1)。這樣，消除了輸入偏移 電壓的影響，因此磁場傳感器產生免于該影響的電壓V作為它的輸出 電壓。
如以下所列專利文獻2中公開的，同樣，傳統(tǒng)上，已知一種磁場 傳感器，磁場傳感器不僅受器件偏移電壓的影響較小，而且受放大器中產生的輸入偏移電壓的影響較小。該磁場傳感器包括霍爾器件、 開關電路、電壓電流轉換器放大器、作為存儲器件的電容器、開關和 電阻器。
作為與上述描述相關的傳統(tǒng)技術的另一示例，在本申請的申請人 提交的以下所列專利文獻3中公開并提出了一種磁傳感器電路，該磁傳 感器電路不僅受器件偏移電壓的影響較小，而且受在放大器中產生的 輸入偏移電壓的影響較小。
專利文獻h日本專利注冊No.3315397，說明書
專利文獻2: JP-A-Ho8-201491
專利文獻3:國際公開WO 2006/085503,單行本

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的問題
確實，根據上述傳統(tǒng)技術，能夠消除器件偏移電壓和輸入偏移電 壓，以精確地測量磁場的強度。
上述傳統(tǒng)技術與根據所檢測的磁場的強度來使輸出信號的邏輯 移位的開關型磁傳感器電路(主要用于檢測磁體的位置)相關，但是 同樣已知不同于開關型磁傳感器電路的其他類型的磁傳感器電路；其 中一個是根據所檢測的磁場的極性(S極/N極)來使輸出信號的邏輯 移位的交變磁場檢測型磁傳感器電路(主要用于檢測旋轉)。
如圖15所示，該交變磁場檢測型磁傳感器電路被配置為，通過根 據磁傳感器電路的輸出信號OUT的邏輯值(因此，根據接下來將檢測 到S極信號還是N極信號)，對在比較器6的輸入端之間施加的參考電壓 VREF (第一參考電壓Vrefl和第二參考電壓Vref2之間的差值)的極性
進行切換，來確定用于交變磁場檢測的磁場檢測電平，即，被配置為， 使用輸出信號OUT作為參考電壓發(fā)生電路5的選擇信號。
然而，在上述的傳統(tǒng)磁傳感器電路中，在比較器6的輸入級呈現 的偏移信號分量(下文中稱為"比較器偏移電壓")引起用于檢測S極 信號的磁場檢測電平和用于檢測N極信號的磁場檢測電平中相對應的偏差。更具體地，當在比較器6的同相輸入端子(+ )和反相輸入端子(-)
之間呈現比較器偏移電壓時，將用于檢測s極信號的磁場檢測電平減 小(或增加)與該比較器偏移電壓相對應的量，而將用于檢測N極信
號的磁場檢測電平增加(或減小)與比較器偏移電壓相對應的量。艮口， 考慮兩個磁場檢測電平之間的差，在交變磁場檢測的磁場檢測電平間 出現了與比較器偏移電壓的兩倍的量相對應的偏差。
因此，在上述的傳統(tǒng)磁傳感器電路中，如圖16 (a)和16 (b)所 示，S極和N極磁場檢測電平(在圖中分別由Bop和Brp標識)向S極(或 N極)側偏離，這破壞了S極和N極磁場檢測電平之間的對稱性。
在使用磁傳感器電路來執(zhí)行的旋轉檢測中，如上所述破壞了S極 和N極磁場檢測電平之間的對稱性，輸出脈沖的占空比不具有理想值 (即，50%)，并且這對于用戶而言十分不方便。具體地，當所檢測的 磁體的磁力較弱時，上述比較器偏移電壓的影響較大，因此解決上述 問題極為重要。
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種磁傳感器電路，該磁傳 感器電路能夠消除比較器偏移電壓的影響，以允許交變磁場檢測的磁 場檢測電平彼此對稱，并且提供一種使用該磁傳感器電路的電子裝置。 解決問題的方案
為了實現上述目的，根據本發(fā)明的一個方面，產生具有與所檢測 的磁場的極性相對應的邏輯的輸出信號的磁傳感器電路包括電磁轉 換器件；選擇開關電路， 一次將電磁轉換器件的檢測狀態(tài)切換成第一 或第二開關狀態(tài)；比較器單元，使用電磁轉換器件的檢測電壓和預定 參考電壓來執(zhí)行預定比較，以產生與預定比較的結果相對應的比較結 果信號；邏輯電路，基于輸出信號和比較結果信號來產生邏輯操作信 號，以保持輸出信號的邏輯或將輸出信號的邏輯反相；鎖存電路，鎖 存邏輯操作信號，以將經鎖存的邏輯操作信號輸出為輸出信號；以及 控制電路，基于輸出信號，確定將按照從第一開關狀態(tài)至第二開關狀 態(tài)的次序還是按照從第二開關狀態(tài)至第一開關狀態(tài)的次序來執(zhí)行選擇 開關電路的切換控制(第一配置)。
更具體地，根據本發(fā)明的另一方面，產生具有與所檢測的磁場的極性相對應的邏輯的輸出信號的磁傳感器電路包括電磁轉換器件， 在第一對端子之間或在第二對端子之間產生與對其施加的磁力相當的 輸出電壓；選擇開關電路，在第一開關狀態(tài)和第二開關狀態(tài)之間進行 切換，在所述第一開關狀態(tài)下，在第一對端子之間施加電源電壓，并 且在第一輸出端子和第二輸出端子之間輸出第二對端子之間呈現的電 壓，在所述第二開關狀態(tài)下，在第二對端子之間施加電源電壓，并且 在第一輸出端子和第二輸出端子之間輸出第一對端子之間呈現的電 壓；放大器單元，不僅通過對自第一輸出端子施加的電壓進行放大來 產生第一放大電壓，以從第一放大輸出端子輸出第一放大電壓，而且 通過對自第二輸出端子施加的電壓進行放大來產生第二放大電壓，以
從第二放大輸出端子輸出第二放大電壓；比較器單元，在被饋送至第
一比較輸入端子的第一比較電壓和被饋送至第二比較輸入端子的第二
比較電壓之間執(zhí)行比較，以產生與比較的結果相對應的比較結果信號； 第一電容器，被配置在第一放大輸出端子和第一比較輸入端子之間； 第二電容器，被配置在第二放大輸出端子和第二比較輸入端子之間； 第一開關電路，用于在選擇開關電路處于第一開關狀態(tài)時向第一比較 輸入端子施加第一參考電壓；第二開關電路，用于在選擇開關電路處 于第一開關狀態(tài)時向第二比較輸入端子施加第二參考電壓；邏輯電路， 基于輸出信號和比較結果信號來產生邏輯操作信號，以保持輸出信號 的邏輯或將輸出信號的邏輯反相；鎖存電路，鎖存邏輯操作信號，以 將由此鎖存的邏輯操作信號輸出為輸出信號；以及控制電路，基于輸 出信號，確定將按照從第一開關狀態(tài)至第二開關狀態(tài)的次序還是按照 從第二開關狀態(tài)至第一開關狀態(tài)的次序來執(zhí)行選擇開關電路的切換控 制(第二配置)。
根據本發(fā)明，優(yōu)選地，在具有第二配置的磁傳感器電路中，控制 電路間歇地向放大器單元和比較器單元中的至少一個供電(第三配 置)。
根據本發(fā)明的另一方面， 一種電子裝置包括目標；根據第一至 第三配置中任一個的磁傳感器電路；以及分析電路，根據磁傳感器電 路的輸出信號對目標的移動進行分析。此處，目標配備了具有多個S極磁化部分和多個N極磁化部分的磁體，并且當目標移動時向磁傳感 器電路施加交變磁場(第四配置)。
根據本發(fā)明，優(yōu)選地，在具有第四配置的電子裝置中，所述分析 電路通過對在磁傳感器電路處獲得的輸出信號中的脈沖數目進行計數 來檢測目標的位置或移動量(第五配置)。
根據本發(fā)明，優(yōu)選地，在具有第四或第五配置的電子裝置中，多 個磁傳感器電路被提供為沿目標移動方向的磁傳感器電路，并且所述 分析電路通過將在多個磁傳感器電路獲得的輸出信號彼此進行比較來 檢測目標移動的方向(第六配置)。 本發(fā)明的效果
根據本發(fā)明，能夠消除比較器偏移電壓的影響，并因此能夠使得 交變磁場檢測的磁場檢測電平彼此對稱。


圖l是示出了本發(fā)明的磁傳感器電路的實施例的圖2是示出了放大器單元的配置的第一示例的圖3是示出了放大器單元的配置的第二示例的圖4是示出了參考電壓發(fā)生電路50的配置的示例的圖5是示出了邏輯電路80的配置的示例的圖6是示出了邏輯電路80的輸入/輸出邏輯電平的邏輯表；
圖7是示出了控制電路卯的配置的示例的圖8是示出了本發(fā)明磁傳感器電路的操作的時序圖9是示出了本發(fā)明磁傳感器電路的操作的流程圖10是示出了本發(fā)明磁傳感器電路的應用的第一示例的一組圖ll是示出了本發(fā)明磁傳感器電路的應用的第二示例的一組圖； 圖12是示出了本發(fā)明磁傳感器電路的應用的第三示例的一組圖； 圖13是示出了本發(fā)明磁傳感器電路的修改示例的圖； 圖14是示出了傳統(tǒng)磁場傳感器的配置的圖15是示出了交變磁場檢測型磁傳感器電路的傳統(tǒng)示例的圖；以
及
10圖16是示出了比較器偏移電壓的影響的圖。
附圖標記列表
10霍爾器件
20選擇開關電路
21至28開關
30、 30A、 30B放大器單元
31、 31A、 31B第一放大器電路
32、 32A、 32B第二放大器電路33反饋電阻器器
34、 35開關電路40電容器
41、 42第一電容器、第二電容器50參考電壓發(fā)生電路50-1至50-3分壓電阻器50-4 P型MOS晶體管50-5 N型MOS晶體管50-6、 50-7反相器
51、 52第一開關電路、第二開關電路
60比較器單元
61、 62開關電路
70鎖存電路
80邏輯電路
81、 82反相器
83、 84AND操作單元
85 OR運算單元
90控制電路
91振蕩器
92起始脈沖信號發(fā)生電路93移位寄存器94 OR操作單元
95、 96反相器
97開關信號發(fā)生電路
97-1、 97-2、 97-3、 97-4AND操作單元
97-5、 97-6 0R操作單元
VDD電源電壓
Vrefl、 Vref2第一參考電壓、第二參考電壓POW上電信號/POW反相上電信號
CTL1、 CTL2、 CTL3第一開關信號、第二開關信號、第三開關
信號
A0UT1、 AOUT2第一放大電壓、第二放大電壓INC1、 INC2第一比較電壓、第二比較電壓COUT比較結果信號LOUT邏輯操作信號OUT輸出信號CLK—SH時鐘信號OSC標準時鐘信號SIG起始脈沖信號
SK S2第一定時信號、第二定時信號
具體實施例方式
下文中，將參照附圖給出對于根據本發(fā)明的磁傳感器電路的實施例的描述。本發(fā)明的磁傳感器電路作為用于檢測磁狀態(tài)(磁場的強度)的傳感器具有廣泛應用，如用于檢測翻蓋型移動電話的折疊和展開狀態(tài)的傳感器、用于檢測電機旋轉位置的傳感器、以及用于檢測撥號盤旋轉操作的傳感器。這些磁傳感器電路并入了磁傳感器器件，所述磁傳感器器件隨著施加于其上磁場來改變其電特性，并產生隨著電特性的變化而改變的輸出電壓。這樣的磁傳感器器件的示例包括諸如霍爾器件和磁阻器件等電磁轉換器件。以下介紹的實施例涉及采用霍爾器件(所謂霍爾ic)的磁傳感器電路。
圖l是示出了本發(fā)明的磁傳感器電路的實施例的圖。在圖1中，霍
爾器件10被形成為板，該板具有相對于4個端子A、 C、 B和D在幾何上
等效的形狀。
在該霍爾器件10中，在當向第一對端子(A和C)之間施加電源電壓Vcc時在第二對端子(B和C)之間呈現的霍爾電壓與當向第二對端子(B和D)之間施加電源電壓Vcc時在第一對端子(C和A)之間呈現的霍爾電壓之間，在它們中分別含有的有效信號分量(該分量與向霍爾器件10施加的磁場的強度相當)是同相的，而在它們中分別含有的器件偏移分量(器件偏移電壓)是反相的。
選擇開關電路20對向霍爾器件10施加電源電壓Vcc的方式和從霍爾器件10獲得霍爾電壓的方式進行切換。
更具體地，選擇開關電路20具有開關2K 23、 25和27，根據第一開關信號CTLl的邏輯而被開啟/關閉；以及開關22、 24、 26和28，根據第二開關信號CTL2的邏輯而被開啟/關閉。在本實施例中，開關21、 23、 25和27在第一開關信號CTL1為高電平時被開啟，并在第二開關信號CTL1為低電平時被關閉。開關22、 24、 25和27在第二開關信號CTL2為高電平時被開啟，并在第一開關信號CTL2為低電平時被關閉。然而，開關信號CTLl和CTL2的邏輯電平與開關的開啟/關閉之間的這種關系僅是作為示例給出的，并且開關可以根據與上述相反的邏輯電平而被開啟/關閉。
第一和第二開關信號CLT1和CTL2被產生為它們的邏輯不會彼此相同；第一開關信號CTL1在上電信號P0W為高電平的時段(與磁傳感器電路的傳感時段相對應)的前半部分(或后半部分)中為高電平，并且第二開關信號CTL2在該時段的后半部分(或前半部分)中為高電平。間歇地產生上電信號POW，使得例如上電信號POW以給定周期在預定時段內為高電平。然而，開關信號CTL1和CTL2的邏輯電平和上電信號POW之間的這種關系僅是作為示例給出的，其可以與上述關系相反。
在第一開關狀態(tài)下，即，在第一開關信號CTL1為高電平和第二開關信號CTL2為低電平的狀態(tài)下，向端子A施加電源電壓VDD，端子C接地，并且霍爾電壓與端子B和D之間呈現的磁場強度相當。在端子B和D處的電壓哪個更高取決于所施加的磁場的方向。此處，假設在端子B處的電壓Vb較低，并且在端子D處的電壓Vd較高。應當注意，除非另有說明，否則描述過程中所提及的任何電壓表示相對于地的電勢。
另一方面，在第二開關狀態(tài)下，S卩，在第一開關信號CTL1為低電平并且第二開關信號CTL2為高電平的狀態(tài)下，向端子B施加電源電壓VDD，端子D連地，并且霍爾電壓與在端子C和A之間呈現的磁場強度相當。此處，從第一開關狀態(tài)至第二開關狀態(tài)的切換是瞬間發(fā)生的，因此假設，在第二開關狀態(tài)下，磁場的極性(方向)保持與第一開關狀態(tài)下相同，在這種情況下，在端子C和A之間呈現的電壓為在端子C處的電壓Vc較低，在端子A處的電壓Va較高。
因此，在選擇開關電路20的第一輸出端子"i"處的電壓在第一開關狀態(tài)下等于電壓Vb，并第二開關狀態(tài)下等于電壓Va。另一方面，在選擇開關電路20的第二輸出端子處的電壓在第一開關狀態(tài)下等于電壓Vd，并在第二開關狀態(tài)下等于電壓Vc。
放大器單元30具有連接至選擇開關電路20的第一輸出端子"i"的第一放大器電路31，和連接至選擇開關電路20的第二輸出端子的第二放大器電路32。
第一放大器電路31以預定放大因子oc，對從第一輸出端子"i"饋送的電壓(電壓Vb或電壓Va)進行放大，以輸出放大電壓作為來自第一放大輸出端子"iii"的第一放大電壓A0UT1。由于在第一放大器電路31中存在輸入偏移電壓Voffal，因此在將該輸入偏移電壓Voffal與上述輸入電壓(電壓Vb或Va)相加之后，在第一放大器電路31中執(zhí)行預定放大。
第二放大器電路32以預定因子a，對從第二輸出端子饋送的電壓(電壓Vd或電壓Vc)進行放大，以輸出放大電壓作為來自第二放大輸出端子"iv"的第二放大電壓AOUT2。由于在第二放大器電路32中存在輸入偏移電壓Voffa2，因此在將該輸入偏移電壓Voffa2與上述輸入電壓(電壓Vd或Vc)相加之后，在第二放大器電路32中執(zhí)行預定放
14大。
分別經由幵關電路34和35向放大器單元30中的第一和第二放大 器電路31和32施加電源電壓VDD。開關電路34和35根據上電信號POW 的邏輯被開啟/關閉；在該實施例中，開關電路34和35在上電信號POW 為高電平時被開啟，并且在上電信號POW為低電平時被關閉。
因此，放大器單元30響應于上電信號POW的高電平移位運行，艮P， 間歇地(例如以預定周期)運行預定時段。當第一和第二放大器電路 31和32是電流驅動型時，優(yōu)選地，開關電路34和35分別被配置為具有
開關功能的電流源電路。
第一電容器41連接在放大器單元30第一放大輸出端子"iii"和比 較單元60的第一比較輸入端子"v"(同相輸入端子(+ ))之間。第二 電容器42連接在放大器單元30的第二放大輸出端子和比較器單 元60的第二比較輸入端子"vi"(反相輸入端子(-))之間。
參考電壓發(fā)生電路50產生第一參考電壓Vrefl和第二參考電壓 Vref2，第二參考電壓Vref2比第一參考電壓Vrefl高出預定值VREF。后 續(xù)將詳細描述參考電壓發(fā)生電路50的具體配置。
在比較器單元60中，第一比較輸入端子"v"經由第一開關電路 51接收第一參考電壓Vrefl，并且第二比較輸入端子"vi"經由第二開 關電路52接收第二參考電壓Vref2。第一和第二開關電路51和52根據第 三開關信號CTL3的邏輯而被開啟/關閉；在本實施例中，第一和第二 開關電路51和52在第三開關信號CTL3為高電平時被開啟，并且在第三 開關信號CTL3為低電平時被關閉。然而，第三開關信號CTL3的邏輯 與第一和第二開關電路51和52的開啟/關閉之間的這種關系僅是作為 示例給出的，開關電路可以以相反的方式被開啟/關閉。
比較器單元60將被饋送至第一比較輸入端子"v"的第一比較電 壓INC1與被饋送至第二比較輸入端子的第二比較電壓INC2相比 較，在第一比較電壓INC1高于第二比較電壓INC2時將比較結果信號 COUT的邏輯設置為高電平，并且在第一比較電壓INC1低于第二比較 電壓INC2時將比較結果信號C0UT的邏輯設置為低電平。比較器單元 60被配置為具有極高的輸入阻抗。例如，比較器單元60的輸入級被配置為MOS晶體管電路。因此，配備了比較器單元60的本實施例的磁傳 感器電路幾乎不受電源電壓VDD的脈動或噪聲的影響，這有助于實現 穩(wěn)定的傳感操作。
經由開關電路61向上述比較器單元60施加電源電壓VDD。開關電 路61根據上電信號P0W的邏輯而被開啟/關閉；在本實施例中，開關電 路61在上電信號POW為高電平時被開啟，并在上電信號POW為低電平 時被關閉。
因此，比較器單元60響應于上電信號POW的高電平移位(從而響 應于反相上電信號(/POW)的低電平移位)運行，S卩，間歇地(例如 以預定周期)運行預定時段。當比較器單元60是電流驅動型時，優(yōu)選 地，開關電路61被配置為具有開關功能的電流源電路。
比較器單元60的輸出端子經由開關電路62連接至地端子。開關電 路62根據反相上電信號(/POW)的邏輯被開啟/關閉；在本實施例中， 開關電路62在反相上電信號(/POW)為高電平時被開啟，并在反相上 電信號(/POW)為低電平時被關閉。因此，當切斷到比較器單元60 的電源時，將比較結果信號COUT的邏輯強制設置為低電平，并且這 有助于防止在后級中的邏輯電路80處產生的邏輯操作信號LOUT (從 而輸出信號OUT)的非預期邏輯移位。
鎖存電路70在時鐘信號CLK^SH的定時邊沿處鎖存在邏輯電路80 處獲得的邏輯操作信號LOUT，以將其作為輸出信號OUT輸出。鎖存 電路70優(yōu)選地被配置為D型觸發(fā)器。
邏輯電路80基于比較結果信號COUT和輸出信號OUT來產生邏輯 操作信號LOUT。將在后續(xù)詳細描述邏輯電路80的具體配置和操作。
控制電路90不僅基于標準時鐘信號OSC (圖l中未示出)產生上 電信號POW、反相上電信號(/POW)、時鐘信號CLK—SH、和第三開 關信號CTL3，而且在接收到輸出信號OUT時還產生第一開關信號 CTL1和第二開關信號CTL2。將在后續(xù)詳細描述控制電路90的具體配 置和操作。
圖2是示出了放大器單元的配置的第一示例的圖。圖2所示的放大 器單元30A具有第一放大器電路31A和第二放大器電路32A。在第一放大器電路31A中，運算放大器31-1的同相輸入端子(+ )
連接至選擇開關電路20的第一輸出端子"i"。反饋電阻器31-2連接在 運算放大器31-1的反相輸入端子(-)和第一放大輸出端子"Hi"之間。 反饋電阻器31-3連接在運算放大器31-1的反相輸入端子(-)和施加了 參考電壓VrefO的參考電壓Vrefo施加端子之間。
具有上述配置的第一放大器電路31A以預定放大因子oc對從選擇 開關電路20的第一輸出端子"i"饋送的電壓(電壓Vb或電壓Va)進 行放大，以輸出放大的電壓，作為來自第一放大輸出端子的第 一放大電壓AOUTl。
另一方面，在第二放大電路32A處，運算放大器32-l的同相輸入 端子(+ )連接至選擇開關電路20的第二輸出端子"ii"。反饋電阻器 32-2連接在運算放大器32-1的反相輸入端子(-)和第二放大輸出端子 "iv"之間。反饋電阻器32-3連接在運算放大器32-l的反相輸入端子(-) 和參考電壓VrefO施加端子之間。
具有上述配置的第二放大器電路32A以預定放大因子oc對從選擇 開關電路20的第二輸出端子饋送的電壓(電壓Vd或電壓Vc)進 行放大，以輸出放大的電壓，作為來自第二放大輸出端子"iv"的第 二放大電壓A0UT2。
在圖2的放大器單元30A中，令反饋電阻器31-2和32-2的電阻為 R2，并令反饋電阻器31-3和32-3的電阻為Rl，則放大因子a近似等于 R2/R1，假設112 111。
圖3是示出了放大器單元的配置的第二示例的圖。圖3中的放大器 單元30B具有第一放大器電路31B和第二放大器電路32B。
在第一放大器電路31B中，運算放大器31-1的同相輸入端子(+ ) 連接至選擇開關電路20的第一輸出端子"i"。第一反饋電阻器32-2連 接在運算放大器31-1的反相輸入端子(-)和第一放大輸出端子 之間。
另一方面，在第二放大器電路32B中，運算放大器32-l的同相輸 入端子(+ )連接至選擇開關電路20的第二輸出端子"ii"。第二反饋 電阻器32-2連接在運算放大器32-l的反相輸入端子(-)和第二放大輸
17出端子"iv"之間。
第三反饋電阻器33連接在第一運算放大器31-1的反相輸入端子 (-)和第二運算放大器32-l的反相輸入端子(-)之間。
因此，放大器單元30B被配置為，第一放大器電路31B和第二放大 器電路32B共享第三反饋電阻器33; g卩，放大器單元30B被配置為平衡 輸入、平衡輸出放大器電路。與圖2所示的放大器單元30A相比，放大 器單元30B具有以下優(yōu)點可以用較少的反饋電阻器進行操作；并且 不需要設置參考電壓，這是由于在電路內自動設置第一和第二放大器 電路31A和32B的參考電壓。
此外，由于放大器單元30B具有獨一無二的平衡輸入、平衡輸出 配置，其提供高的電壓放大增益。特別地，令第一和第二反饋電阻器 31-2和32-2的電阻為R2，并令第三反饋電阻器33的電阻為R1 ，則放大 因子oc近似等于2xR2/Rl，假設R2》R1。雙倍的放大因子oc使電路設計 更容易，還使得易于處理具有低靈敏度的霍爾器件。盡管圖2和3未清 楚地示出，但在放大器單元30A和30B中，優(yōu)選地，如圖1所示，放大 電路通過開關電路34和35來接收其操作所需的電源電壓VDD。
接著，將參照圖4給出對于參考電壓發(fā)生電路50的配置和操作的 描述。
圖4是示出了參考電壓發(fā)生電路50的配置的示例的圖。 在圖4所示的參考電壓發(fā)生電路50中，利用分壓電阻器50-l至50-3 來對電源電壓VDD進行分壓，以產生第一參考電壓Vrefl和第二參考電 壓Vref2。當連接至分壓電阻器50-l至50-3的電源電壓VDD側的P型 MOS晶體管50-4和連接至分壓電阻器50-1至50-3的接地側的N型MOS 晶體管50-5導通時，產生這些參考電壓。這些MOS晶體管50-4和50-5 根據第三開關信號CTL3的邏輯通過反相器50-6和50-7被導通/截止。 MOS晶體管50-4和50-5可以根據上電信號POW的邏輯(而不是第三開 關信號CTL3的邏輯)被導通/截止。
接著，將參照圖5和6來給出對于邏輯電路80的配置和操作的描述。
圖5是示出了邏輯電路80的配置的示例的圖。圖6是示出了邏輯電路80的輸入/輸出邏輯電平的邏輯表。
如圖5所示，邏輯電路80具有反相器81和82、 AND操作單元83和 84、以及OR操作單元85。
反相器81的輸入端子連接至施加了輸出信號OUT的輸出信號 OUT施加端子。反相器82的輸入端子連接至施加了比較結果輸出信號 COUT的比較結果輸出信號COUT施加端子。AND操作單元83的一個 輸入端子連接至反相器81的輸出端子。AND操作單元83的另一輸入端 子連接至比較結果信號COUT施加端子。AND操作單元84的一個輸入 端子連接至輸出信號OUT施加端子。AND操作單元84的另一輸入端子 連接至反相器82的輸出端子。OR操作單元85的一個輸入端子連接至 AND操作單元83的輸出端子。OR操作單元85的另一輸入端子連接至 AND操作單元84的輸出端子。OR操作單元85的輸出端子作為從中提 取邏輯操作信號LOUT的邏輯操作信號LOUT提取端子，連接至鎖存電 路70的數據輸入端子(圖5中未示出)。
在按上述方式配置的邏輯電路80中，當輸出信號OUT和比較結果 信號COUT均為低電平時，將邏輯操作信號LOUT設置為低電平。當輸 出信號OUT為低電平、比較結果信號COUT為高電平時，將邏輯操作 信號LOUT設置為高電平。當輸出信號OUT為高電平、比較結果信號 COUT為低電平時，將邏輯操作信號LOUT設置為高電平。當輸出信號 OUT和比較結果信號COUT均為高電平時，將邏輯操作信號LOUT設置
為低電平。
接著，將參照圖7和8詳細描述控制電路90的配置和操作。 圖7是示出了控制電路90的配置的示例的圖。圖8是示出了本發(fā)明
磁傳感器電路的操作的時序圖。
如圖7所示，本示例的控制電路包括振蕩器91、起始脈沖發(fā)生 電路92、移位寄存器93、 OR操作單元94、反相器95和96、以及開關信 號發(fā)生電路97。
振蕩器91產生標準時鐘信號OSC (見圖8)。
每當標準時鐘信號OSC中的脈沖數目達到預定值(例如，32)時， 起始脈沖發(fā)生電路92產生脈沖，以將該脈沖輸出為起始脈沖信號SIG(見圖8)。
移位寄存器93在接收到標準時鐘信號OSC和起始脈沖信號SIG 時，順序地接收起始脈沖信號SIG，在標準時鐘信號OSC的每個脈沖 處使其移位，并分別輸出第一級寄存器數據和第二級寄存器數據作為 第一定時信號S1和第二定時信號S2。即，如圖8所示，當起始脈沖信 號SIG中呈現脈沖時，脈沖首先與標準時鐘信號OSC同步地呈現在第 一定時信號S1中，并順序地在第二定時信號S2中呈現脈沖。
0R操作單元94針對第一定時信號S1和第二定時信號S2執(zhí)行或操 作，以產生上電信號POW (見圖8)。
反相器95通過將上電信號POW反相，來產生反相上電信號 (/POW)(圖8中未示出)。
反相器96通過經第二定時信號S2反相，來產生時鐘信號CLK—SH (見圖8)。
開關信號發(fā)生電路97在接收到第一和第二定時信號S1和S2以及 輸出信號OUT時，產生第一開關信號CTL1、第二開關信號CTL2、和 第三開關信號CTL3，并且該開關信號發(fā)生電路97包括AND操作單 元97-l值97-4、 OR操作單元97-5和97-6、以及反相器97-7。
AND操作單元97-1的一個輸入端子連接至被施加了第一定時信 號S1的第一定時信號S1施加端子。AND操作單元97-1的另一輸入端子 連接至輸出信號OUT施加端子。AND操作單元97-2的一個輸入端子連 接至被施加第二定時信號S2的第二定時信號S2施加端子。AND操作單 元92-2的另一輸入端子連接至輸出信號OUT施加端子。AND操作單元 97-3的一個輸入端子連接至第二定時信號S2施加端子。AND操作單元 97-3的另一輸入端子連接至反相器97-7的輸出端子。AND操作單元 97-4的一個輸入端子連接至第一定時信號Sl施加端子。AND操作單元 97-4的另一輸入端子連接至反相器97-7的輸出端子。OR操作單元97-5 的一個輸入端子連接至AND操作單元97-1的輸出端子。OR操作單元 97-5的另一輸入端子連接至AND操作單元97-2的輸出端子。OR操作單 元97-5的輸出端子作為從中提取第一開關信號CTLl的第一開關信號 CTL1提取端子，連接至選擇開關電路20 (圖7中未示出)。OR操作單元97-6的一個輸入端子連接至AND操作單元97-3輸出端子。OR操作單 元97-6的另一輸入端子連接至AND操作單元97-4的輸出端子。OR操作 單元97-6的輸出端子作為從中提取第二開關信號CTL2的第二開關信 號CTL2提取端子，連接至選擇開關電路20(圖7中未示出)。反相器97-7 的輸入端子連接至輸出信號OUT施加端子。
具有上述結構的開關信號發(fā)生電路97輸出在OR操作單元97-5處 獲得的OR操作信號作為第一開關信號CTLl，并且還輸出在OR操作單 元97-6處獲得的OR操作信號作為第二開關信號CTL2。
因此，如圖8中(1)和(4)所示，當輸出信號OUT為高電平時 (即，已檢測到N極信號并將順序地檢測到S極信號的狀態(tài))，首先在 第一開關信號CTL1中呈現脈沖，然后在第二開關信號CTL2中呈現脈 沖，以對S極信號進行放大。換言之，在選擇開關電路20中，當輸出 信號OUT為高電平時，對開關21至28的開關進行控制，使得首先創(chuàng)建 第一開關狀態(tài)，然后創(chuàng)建第二開關狀態(tài)。
另一方面，如圖8中(2)和(3)所示，當輸出信號OUT為低電 平時(即，已檢測到S極信號并將順序地檢測到N極信號的狀態(tài))，首 先在第二開關信號CTL2中呈現脈沖，然后在第一開關信號CTL1中呈 現脈沖，以對N極信號進行放大。換言之，在選擇開關電路20中，對 開關21至28的開關進行控制，使得首先創(chuàng)建第二開關狀態(tài)，然后創(chuàng)建 第一開關狀態(tài)。
如此配置開關信號發(fā)生電路97，以輸出第一定時信號S1本身作為 第三開關信號CTL3，并且第一定時信號S1施加端子作為從中提取第三 開關信號CTL3的第三開關信號CTL3提取端子，連接至第一開關電路 51和第二開關電路52 (都未在圖7中示出)。
接著，同樣參照圖8的定時圖來詳細給出對于如上述方式配置的 磁傳感器電路的操作方式的描述。
首先，將上電信號POW間歇地設置為高電平，從而間歇地向磁傳 感器電路(特別地，諸如放大器單元30和比較器單元60等主單元)施 加電源電壓VDD，以允許磁傳感器電路執(zhí)行其檢測操作。該間歇的供 電控制和對磁傳感器電路中輸出信號OUT的鎖存控制的組合能夠顯著地降低并入了該磁傳感器電路的電子裝置(例如，電池供電的移動 電話)的功耗，而不會妨礙磁傳感器電路的檢測操作?？梢愿鶕艂?感器電路的用途來適當地設置以什么周期將上電信號POW設置為高 電平以及上電信號POW的高電平時段的長度。磁傳感器電路可以被配 置為連續(xù)操作，而非間歇操作。
此時，如圖8中(1)和(4)所示，當輸出信號OUT為高電平時 (即，己檢測到N極信號并將順序地檢測到S極信號的狀態(tài))，與標準 時鐘信號0SC的上升沿同步地將第一開關信號CTL1和第三開關信號 CTL3設置為高電平。將第一開關信號CTL1設置為高電平，以實現選 擇開關電路20的第一開關狀態(tài)，并且由于將第三開關信號CTL3設置為 高電平，第一開關電路51和第二開關電路52被開啟。
由于選擇開關電路20已響應于第一開關信號CTL1的高電平移位 進入了第一開關狀態(tài)，向端子A施加電源電壓VDD并向端子C施加地 電壓，端子A和C是霍爾器件10的第一端子對，并且在端子B和D中的 每一端子處呈現霍爾電壓，端子B和D是霍爾器件10的第二端子對。此 處，在端子B處呈現電壓Vb，并且在端子D處呈現電壓Vd。
在放大器單元30的第一放大輸出端子處，呈現通過對電壓 Vb進行放大而產生的第一放大電壓AOUTl (=a (Vb-Voffal))，并且 在第二放大輸出端子"iv"處出現通過對電壓Vd迸行放大而產生的第 二放大電壓A0UT2 (=ot (Vb-Voffa2))。此處，"ot"表示放大器單元 30的放大因子，"Voffal"表示第一放大器電路31的輸入偏移電壓， "Voffa2"表示第二放大器電路32的輸入偏移電壓。
另一方面，由于第一開關電路51和第二開關電路52均響應于第三 開關信號CTL3的高電平移位而被開啟，因此創(chuàng)建以下狀態(tài)，其中，向 比較器單元60的第一比較輸入端子"v"施加第一參考電壓Vrefl，以 及向比較器單元60的第二比較輸入端子"vi"施加第二參考電壓Vref2。
因此，將第一電容器41充電至第一參考電壓Vrefl和第一放大電壓 AOUTl之間的差值電壓(Vrefl - a(Vb - Voffal))。另一方面，將第二 電容器42充電至第二參考電壓Vref2和第二放大電壓AOUT2之間的差 值電壓(Vref2 — ot(Vd — Voffa2))。
22在這些充電操作之后，與即將到來的標準時鐘信號osc的上升沿 同步地，將第一開關信號CTL1和第三開關信號CTL3設置為低電平， 并將第二開關信號CTL2設置為高電平。由于已將第二開關信號CTL2 設置為高電平，選擇開關電路20進入第二開關狀態(tài)。同樣，由于第三 開關信號CTL3被設置為低電平，第一開關電路51和第二開關電路52 均被關閉。
由于選擇開關電路20已響應于第二開關信號CTL2的高電平移位 進入了第二開關狀態(tài)，因此向端子B施加電源電壓VDD，并向端子D 施加地電壓，端子B和端子D是霍爾器件10的第二端子對，并且在端子 C和A中的每一個端子處呈現霍爾電壓，端子A和C是霍爾器件10的第 一端子對。此處，在端子C處呈現電壓Vc，在端子A處呈現電壓Va。
在第一放大輸出端子處，呈現通過對電壓Va進行放大而產 生的第一放大電壓AOUTl(-a(Va-Voffal))，并且在第二放大輸出端 子"iv"處，呈現通過對電壓Vc進行放大而產生的第二放大電壓 AOUT2(= a(Vc - Voffa2))。
另一方面，第一開關電路51和第二開關電路52均響應于第三開關 信號CTL3的低電平移位而被關閉；然而，第一電容器41和第二電容器 42中的電荷保持不變，從而分別由以下公式(1)和(2)給出了比較 器單元60的第一比較輸入端子"v"處的第一比較電壓INC1和比較器 單元60的第二比較輸入端子處的第二比較電壓INC2。 INC1 = Vrefl - [a (Vb — Voffal) — oc (Va — Voffal)]
=Vrefl i(Vb-Va)... (1) INC2 = Vref2 - [a (Vd - Voffa2) - a (Vc - Voffa2)] =Vref2 - a (Vd - Vc) .,,(2)
從公式(1)和(2)可以清楚地看出，第一和第二比較電壓INC1 和INC2既不包含輸入偏移電壓Voffal也不包括輸入偏移電壓Voffa2。 即，通過第一和第二開關狀態(tài)下的操作消除了輸入偏移電壓Voffal和 Voffa2。
在比較單元60中，將第一比較電壓INC1與第二比較電壓INC2進 行比較。此處，如圖8的(1)中所示，當將S極信號饋送至磁傳感器電路、并且第一比較電壓INC1大于第二比較電壓INC2時，將比較結果 信號COUT設置為高電平。另一方面，如圖8的(4)中所示，當將N 極信號饋送至磁傳感器電路、并且第一比較電壓INC1低于第二比較電 壓INC2時，比較結果信號COUT保持為低電平。此處，以下公式(3) 給出了作為比較器單元60處的比較目標的第一和第二比較電壓INC1 和INC2之間的差值電壓。
INC1 - INC2 = Vref 1 - Vref2 — oc(Vb — Va) + a(Vd - Vc) ... (3)
由霍爾器件10產生的霍爾電壓包含與磁場強度成正比的信號分 量電壓以及器件偏移電壓。在霍爾器件10中，在第一開關狀態(tài)下端子 B和D之間呈現的電壓與在第二開關狀態(tài)下端子C和A之間呈現的電壓 之間，在它們中分別包含的有效信號分量(該分量與磁場強度相當) 是同相的，而在它們中分別包含的器件偏移電壓是反相的。
令包含在電壓Vb、 Vd、 Va和Vc中的器件偏移電壓分別為Vboffe、 Vdoffe、 Vaoffe和Vcoffe，則有以下關系式成立Vboffe - Vdoffe = Vaoffe-Vcoffe。對該公式進行重排從而給出以下公式(4)。
Vboffe — Vaoffe = Vdoffe — Vcoffe ... (4)
公式(4)示出了根據上述公式(3)的第一和第二比較電壓INC1 和INC2之間的比較消除了器件偏移電壓。
這樣，通過比較器單元60的比較，完全消除了霍爾器件10中的器 件偏移電壓和放大器電路30中的輸入偏移電壓。
操作電路80基于上述獲得的比較結果信號COUT和當前正在輸出 的輸出信號OUT，來產生邏輯操作信號LOUT。
更具體地，如圖8的(1)所示，當比較結果信號COUT被移至高 電平同時輸出信號為高電平時，判斷已檢測到S極信號，并且邏輯操 作信號LOUT被移至低電平，以使輸出信號OUT的邏輯反相。另一方 面，如圖8的(4)中所示，當比較結果信號COUT保持低電平同時輸 出信號OUT為高電平時，判斷還沒有檢測到S極信號，并且邏輯操作 信號LOUT保持高電平，以保持輸出信號OUT本身的當前邏輯電平。
鎖存電路70與時鐘信號CLK—SH的上升沿同步地鎖存在邏輯電路 80處產生的邏輯操作信號LOUT，以將其輸出為輸出信號OUT。因此，在圖8的(1)中，輸出信號從高電平切換至低電平，并且在圖8的(4)
中，輸出信號OUT保持高電平。
另一方面，如圖8的(2)和(3)中所示，當輸出信號OUT為低 電平時(即，已檢測到S極信號并將順序地檢測到N極信號的狀態(tài))， 首先，與標準時鐘信號OSC的上升沿同步地將第二開關信號CTL2和第 三開關信號CTL3設置為高電平。由于已將第二開關信號CTL2設置為 高電平，選擇開關電路20進入第二開關狀態(tài)。由于已將第三開關信號 CTL3設置為高電平，第一和第二開關電路51和52被開啟。
由于選擇開關電路20巳響應于第二開關信號CTL2的高電平移位 進入了第二開關狀態(tài)，因此分別向霍爾器件10的端子B和D施加電源電 壓和地電壓，端子B和D是第二端子對，并且在端子C和A中的每一端 子處呈現霍爾電壓，端子A和C是霍爾器件10的第一端子對。此處，在 端子C處呈現電壓Vc，并且在端子C處呈現電壓Va。
在放大器單元30的第一放大輸出端子處，呈現通過對電壓 Va進行放大而產生的第一放大電壓AOUTl (-a(Va-Voffal))，以及在 第二放大輸出端子"iv"處呈現通過對電壓Vc進行放大而產生的第二 放大電壓AOUT2 (= oc (Vc — Voffa2))。
另一方面，由于第一開關電路51和第二開關電路52已響應于第三 開關信號CTL3的高電平移位均被開啟，因此向比較器單元60的第一比 較輸入端子"v"施加第一參考電壓Vrefl，并且向第二比較輸入端子 "vi"施加第二參考電壓Vref2。
這樣，第一電容器41被充電至第一參考電壓Vrefl和第一放大電壓 VOUTl之間的差值電壓(Vrefl-oc(Va-Voffal))。另一方面，第二電容 器42被充電至第二參考電壓Vref2和第二放大電壓AOUT2之間的差值 電壓(Vref2 — a(Vc — Voffa2))。
在這些充電操作之后，與即將到來的標準時鐘信號OSC的上升沿 同步地，將第二開關信號CTL2和第三開關信號CTL3設置為低電平， 并將第一開關信號CTL1設置為高電平。由于已將第一開關信號CTL1 設置為高電平，選擇開關電路20進入第一幵關狀態(tài)。由于已將第三開 關信號CTL3設置為低電平，第一開關電路51和第二開關電路52均被關閉。
由于選擇開關電路已響應于第一開關信號CTL1進入了第一開關
狀態(tài)，因此分別向端子A和C施加電源電壓VDD和地電壓，端子A和C 是霍爾器件10的第一端子對，并且在端子B和D中的每一個端子處呈現 霍爾電壓，端子B和D是霍爾器件10的第二端子對。此處，在端子B處 呈現電壓Vb，在端子D處呈現電壓Vd。
在放大器單元30的第一放大輸出端子處呈現通過對電壓Vb 進行放大而產生的第一放大電壓A0UT1 (=a(Vb —Voffal))，在第二放 大輸出端子"iv"處呈現通過對電壓Vd進行放大而產生的第二放大電 壓A0UT2— a(Vd - Voffa2))。
另一方面，盡管第一開關電路51和第二開關電路52均響應于第三 開關信號CTL3的低電平移位而被關閉，但是第一電容器41和第二電容 器42中的電荷保持不變，從而分別由以下公式(5)禾卩(6)給出了在 比較器單元60的第一比較輸入端子"v"處的第一比較電壓INC1和在 比較器單元60的第二比較輸入端子處的第二比較電壓INC2。<formula>formula see original document page 26</formula>) 從上述公式(5)和(6)清楚地看到，第一和第二比較電壓INC1 和INC2既不包含輸入偏移電壓Voffal也不包含輸入偏移電壓Voffa2。
即，通過第二開關狀態(tài)和第一開關狀態(tài)下的操作消除了輸入偏移電壓 Voffal和Voffa2。
以及，在比較單元60處，將第一比較電壓INC1與第二比較電壓 INC2進行比較。此處，如圖8的(3)中所示，當將N極信號饋送至磁 傳感器電路、并且第一比較電壓INC1高于第二比較電壓INC2時，將比 較結果信號COUT設置為高電平。另一方面，如圖8的(2)所示，當 將S極信號饋送至磁傳感器電路、并且第一比較電壓INC1低于第二比 較電壓INC2時，比較結果信號COUT保持為低電平。以下公式(7)給 出了作為在比較電壓60處的比較目標的第一和第二比較電壓INC1和INC2。
INC1 - INC2 = Vrefl - Vref2 - a(Va — Vb) + ot(Vc - Vd) ... (7) 此處，如上所述，在霍爾器件10處產生的霍爾電壓包含與磁場 強度成正比的信號分量電壓以及器件偏移電壓。在霍爾器件10中，在 第一開關狀態(tài)下的端子B和D之間呈現的電壓與在第二開關狀態(tài)下端 子C和A之間呈現的電壓之間，在它們中分別包含的有效信號分量(該 分量與磁場的強度相當)是同相的，而在它們中分別包含的器件偏移 電壓是反相的。
同樣，如上所述，令包含在電壓Vb、 Vd、 Va和Vc中的器件偏移 電壓分別為Vboffe、 Vdoffe、 Vaoffe和Vcoffe，則有以下關系式成立 Vboffe - Vdoffe = Vaoffe - Vcoffe。對該關系式進行重排從而給出以下 公式(8)。
Vaoffe — Vboffe = Vcoffe — Vdoffe ... (8)
公式(8)示出了根據公式(7)的第一和第二比較電壓INC1 和INC2之間的比較消除了器件偏移電壓。
這樣，通過由比較單元60執(zhí)行的比較，完全消除了霍爾器件中的 器件偏移電壓和放大器單元30中的輸入偏移電壓。
操作電路80基于上述獲得的比較結果信號COUT和當前正在輸出 的輸出信號OUT，來產生邏輯操作信號LOUT。
更具體地，如圖8的(3)中所示，當比較結果信號COUT被移至 高電平同時輸出信號OUT為低電平時，判斷己檢測到N極信號，并且 邏輯操作信號LOUT被移至高電平，以使輸出信號OUT的邏輯反相。 另一方面，如圖8的(2)中所示，當比較結果信號COUT保持低電平 同時輸出信號OUT為低電平時，判斷還沒有檢測到N極信號，并且邏 輯操作信號LOUT保持低電平，以保持輸出信號OUT本身的當前邏輯 電平。
鎖存電路70與時鐘信號CLK—SH的上升沿同步地鎖存在邏輯電路 80處產生的邏輯操作信號LOUT，以將其輸出為輸出信號OUT。因此， 在圖8的(3)中，輸出信號從低電平切換至高電平，并且在圖8的(2) 中，輸出信號OUT保持低電平。將參照圖9的流程圖給出交變磁場檢測操作(輸出信號OUT發(fā)生 操作)的一般描述。
圖9是示出了本發(fā)明的磁傳感器電路的操作方式的流程圖。
在檢測交變磁場的過程中，在步驟S1中，檢査輸出信號OUT是高 電平還是低電平。當發(fā)現輸出信號是高電平時，流程前進至步驟S2。 另一方面，如果發(fā)現輸出信號OUT是低電平，流程前進至步驟S6。
當在步驟S1中發(fā)現輸出信號0UT為高電平，則在步驟S2中，在識 別出當前狀態(tài)為己檢測到N極信號并將順序地檢測到S極信號的情況 下，按照從第一開關狀態(tài)至第二開關狀態(tài)的次序執(zhí)行選擇開關電路20 的切換控制，以對S極信號進行放大，從而對由此獲得的第一和第二 比較信號INC1和INC2進行比較(在它們的差值電壓與參考電壓VREF 之間進行比較)。
在以下步驟S3中，檢查比較結果信號COUT是高電平還是低電平。 此處，當發(fā)現比較結果信號COUT為高電平時(所施加的磁場B 〉所 檢測的S極磁場水平Bop)，流程前進至步驟S4。另一方面，當發(fā)現比 較結果信號為低電平時(所施加的磁場B <所檢測的S極磁場水平 Bop)，流程前進至步驟S5。
當在步驟S3中發(fā)現比較結果信號C0UT為高電平時，接著在步驟 S4中，在識別出已檢測到S極信號的情況下，將輸出信號OUT從高電 平移至低電平。此后，流程返回至步驟S1。
另一方面，當在步驟S3中發(fā)現比較輸出結果信號COUT為低電平 時，那么在步驟5中，在識別出當前狀態(tài)為己檢測到S極信號并將順序 地檢測到N極信號的情況下，按照從第二開關狀態(tài)至第一開關狀態(tài)的 次序執(zhí)行選擇開關電路20的切換控制，以對N極信號進行放大，并且 對由此獲得的第一和第二比較信號INC1和INC2進行比較(在它們的差 值電壓與參考電壓VREF之間進行比較)。
在以下步驟S7中，檢査比較結果信號COUT是高電平還是低電平。 此處，當發(fā)現比較結果信號COUT為高電平時(所施加的磁場B <所 檢測的N極磁場水平Brp)，流程前進至步驟S8。另一方面，當發(fā)現比 較輸出信號為低電平時(所應用的磁場B〉檢測到的N極磁場水平Brp)，
28流程前進至步驟S9。
當在步驟S7中發(fā)現比較結果信號COUT為高電平時，接著在步驟 S8中，在識別出已檢測到N極信號的情況下，輸出信號OUT從低電平 移至高電平。此后，流程返回至步驟S1。
另一方面，當在步驟S7中發(fā)現比較結果信號COUT為低電平時， 接著在識別出還沒有檢測到N極信號的情況下，輸出信號OUT保持低 電平。此后，流程返回至步驟S1。
如上所述，本發(fā)明的磁傳感器電路是一種產生與所檢測到的磁場 的極性(S極/N極)相對應的輸出信號OUT的磁傳感器電路，并包括 霍爾器件10;選擇開關電路20，在某一時刻將霍爾器件10的檢測狀態(tài) 切換成第一開關狀態(tài)或第二開關狀態(tài)；比較器單元60，使用霍爾器件 IO的檢測電壓和預定參考電壓來執(zhí)行預定比較，以產生與預定比較相 對應的比較結果信號COUT;邏輯電路80，基于輸出信號OUT和比較 結果信號COUT，來產生邏輯操作信號LOUT以保持或對輸出信號OUT 的邏輯進行反相；鎖存電路70，鎖存邏輯操作信號LOUT，以將其輸 出為輸出信號OUT;以及控制電路90，確定是應當按照從第一開關狀
態(tài)至第二開關狀態(tài)的次序還是按照從第二開關狀態(tài)至第一開關狀態(tài)的 次序來執(zhí)行選擇開關電路20的切換控制。
因此，采用無論是檢測到S極信號還是檢測到N極信號，在比較器 單元60的輸入端子之間施加的參考電壓VREF都保持恒定，以及即使 在比較單元60的同相輸入端子(+ )和反相輸入端子(-)之間呈現比 較器偏移電壓的情況下，也通過根據輸出信號OUT來確定以何次序實 現第一和第二開關狀態(tài)，從而設置對S極信號還是N極信號進行放大的 配置，用于檢測S極信號和用于檢測N極信號的磁場檢測電平改變與顯 示相同趨勢的比較器偏移電壓相當的相同量。即，就電平之間的相對 差而言，消除了比較器偏移電壓的影響，并且交變磁場檢測的磁場檢 測電平保持對稱。
因此，根據本發(fā)明，由于在輸出信號OUT中呈現的脈沖占空比可 以是理想值(50%)，因此可以提供用戶友好的磁傳感器電路。
此外，根據本發(fā)明，可以通過僅修改電路配置的邏輯部分(如邏輯電路和控制電路)，來基于傳統(tǒng)開關型磁傳感器，實現交變磁場檢測 型磁傳感器電路，并且這有助于降低開發(fā)相關的成本。
同樣，根據本發(fā)明，不需要提供用于切換參考電壓VREF極性的開關。
接著，將參照圖io對本發(fā)明的磁傳感器電路的第一應用示例給出
詳細描述。
圖10是示出了本發(fā)明的磁傳感器電路的第一應用示例(其在旋轉 檢測方面的應用)的一組圖。圖10 (a)和10 (b)是概念上示出了本 發(fā)明的磁傳感器電路在旋轉檢測方面的應用的圖，圖10 (c)是用于說 明相對于旋轉角度e而言所施加的磁場B (磁通密度)和輸出信號OUT 之間的關系的時序圖。圖10 (c)中的(1)至(4)與前己參照的圖8 中的(1)至(4)相對應。
如圖IO (a)和10 (b)所示，要檢測其旋轉的目標配備了具有多 個S極和N極磁化部分的磁體，并被形成為在其旋轉時對磁傳感器電路 施加交變磁場?？梢詫⒋艂鞲衅麟娐贩胖迷谌鐖D10(a)所示的目標(磁 體)的側面，或放置在如圖IO (b)所示的目標(磁體)的頂面或底面。
因此，如圖IO (c)所示，當目標旋轉時，磁傳感器電路的輸出 信號OUT以類脈沖方式改變，因此輸出信號OUT中的脈沖的數目與目 標的旋轉次數(S極和N極之間切換的次數)相當。因此，通過使用分 析電路對輸出信號OUT中的脈沖數目進行計數，可以檢測到目標的旋
轉次數和旋轉角度?？赡艿膽檬纠y速計和轉向角檢測器。 可以通過將磁體劃分成更多個S極和N極磁化部分來改進目標旋
轉角度檢測的精度。
接著，將參照圖ll給出對本發(fā)明的磁傳感器的第二應用示例的詳 細描述。
圖ll是示出了本發(fā)明的磁傳感器電路的第二應用示例(其在滑動 檢測方面的應用)的一組圖。圖ll (a)是概念上示出了本發(fā)明的磁傳 感器電路在滑動檢測方面的應用的圖，圖ll (b)是用于說明相對于滑 動量而言所施加的磁場B (磁通密度)和輸出信號OUT之間的關系的 時序圖。圖ll (b)中的(1)至(4)與前己參照的圖8中的(1)至(4)相對應。
如圖ll (a)所示，要檢測其滑動的目標配備了具有多個S極和N 極磁化部分的磁體，并被形成為在其滑動時向磁傳感器電路施加交變 磁場。
因此，如圖ll (b)所示，當目標滑動時磁傳感器電路的輸出信
號OUT以類脈沖方式改變，輸出信號OUT中的脈沖數目與滑動量(S 極和N極之間的切換次數)相當。因此，通過使用分析電路對輸出信 號OUT中的脈沖數目進行計數，可以檢測出目標滑動到的滑動位置 (滑動量)。
可以通過將磁體劃分成更多個S極和N極磁化部分來改進目標滑 動位置檢測的精度。
同樣，磁體可以是固定的，并且可以將磁傳感器電路安裝在滑動 的目標上。
接著，將參照圖12給出對本發(fā)明的磁傳感器電路的第三應用示例 的詳細描述。
圖12是示出了本發(fā)明的磁傳感器電路的第三應用示例(其在旋轉 檢測或滑動檢測方面的應用)的一組圖。圖12 (a)是概念上示出了本 發(fā)明的磁傳感器電路在旋轉檢測方面的應用的圖，圖12 (b)是概念上 示出了本發(fā)明的磁傳感器電路在滑動檢測方面的應用的圖。圖12 (c)
是用于說明相對于旋轉角度e和滑動量而言所施加的磁場B (磁通密
度)和輸出信號OUTX和OUTY之間的關系的時序圖。
如圖12 (a)所示，要檢測其旋轉的目標配備了具有多個S極和N
極磁化部分的磁體，并且被形成為在其旋轉時向磁傳感器電路X和磁
傳感器電路Y施加交變磁場?？梢詫⒋艂鞲衅麟娐稾和Y放置在目標 (磁體)的側面，或放置在目標(磁體)的頂面或底面。
同樣，如圖12 (b)所示，要檢測其滑動的目標配備了具有多個S
極和N極磁化部分的磁體，并且被形成為在其滑動時向磁傳感器電路X
和Y施加交變磁場。
在圖12 (a)和12 (b)中，磁傳感器電路X被部署在沿向前旋轉
的方向位于上游側(即，當目標向前旋轉(滑動)時，磁場極性首先改變的一側)的位置處，并且磁傳感器電路Y被部署在位于下游側的 位置處。
因此，如圖12 (c)所示，當目標旋轉或滑動時，磁傳感器電路X 的輸出信號OUTX和磁傳感器電路Y的輸出信號OUTY分別以類脈沖 方式改變。此處，使用分析電路，在磁傳感器電路X的輸出信號OUTA 升高至高電平時，當磁傳感器電路Y的輸出信號OUTB保持低電平時 (即磁傳感器電路Y還沒有檢測到N極信號)，可以判斷目標向前旋轉 (或滑動)，而當磁傳感器電路Y的輸出信號OUTB已是高電平時(即， 磁傳感器電路Y己檢測到N極信號)，判斷目標向后旋轉(或滑動)。
如前所述，可以通過使用分析電路對輸出信號OUTX或OUTY中 的脈沖數目進行計數來實現對目標的旋轉角度、旋轉頻率或滑動位置 的檢測。
可以通過將磁體劃分成更多區(qū)域來改進目標的旋轉角或滑動位 置檢測的精度。
上述實施例應對以下情況為了消除霍爾器件10的器件偏移電壓 和放大器單元30的輸入偏移電壓，放大器30是兩輸入、兩輸出型的， 并且基于第一和第二放大電壓AOUTl和AOUT2來執(zhí)行比較器單元60 處的比較；然而，這并非意在限制本發(fā)明的配置，例如，如圖13所示， 本發(fā)明可廣泛地適用于放大器單元30為兩輸入、 一輸出型的配置。
同樣，本發(fā)明可以適用于從圖1的配置中移除放大器單元30而產 生的配置。
除了上述實施例以外，在不背離本發(fā)明精神的前提下，可以對本 發(fā)明的配置進行各種修改。 工業(yè)實用性
本發(fā)明適用于交變磁場檢測型磁傳感器電路和并入了該磁傳感 器電路的電子裝置(例如，旋轉檢測設備和配備了旋轉檢測功能的無 刷電機驅動器IC)。
3權利要求
1、一種磁傳感器電路，產生具有與所檢測的磁場的極性相對應的邏輯的輸出信號，所述磁傳感器電路包括電磁轉換器件；選擇開關電路，一次將電磁轉換器件的檢測狀態(tài)切換成第一或第二開關狀態(tài)；比較器單元，使用電磁轉換器件的檢測電壓和預定參考電壓來執(zhí)行預定比較，以產生與預定比較的結果相對應的比較結果信號；邏輯電路，基于輸出信號和比較結果信號來產生邏輯操作信號，以保持輸出信號的邏輯或將輸出信號的邏輯反相；鎖存電路，鎖存邏輯操作信號，以將經鎖存的邏輯操作信號輸出為輸出信號；以及控制電路，基于輸出信號，確定將按照從第一開關狀態(tài)至第二開關狀態(tài)的次序還是按照從第二開關狀態(tài)至第一開關狀態(tài)的次序來執(zhí)行選擇開關電路的切換控制。
2、 一種磁傳感器電路，產生具有與所檢測的磁場的極性相對應 的邏輯的輸出信號，所述磁傳感器電路包括電磁轉換器件，在第一對端子之間或在第二對端子之間產生與對 其施加的磁力相對應的輸出電壓；選擇開關電路，在第一開關狀態(tài)和第二開關狀態(tài)之間進行切換， 在所述第一開關狀態(tài)下，在第一對端子之間施加電源電壓，并且在第 一輸出端子和第二輸出端子之間輸出第二對端子之間呈現的電壓，在 所述第二開關狀態(tài)下，在第二對端子之間施加電源電壓，并且在第一 輸出端子和第二輸出端子之間輸出第一對端子之間呈現的電壓；放大器單元，不僅通過對自第一輸出端子施加的電壓進行放大來 產生第一放大電壓，以從第一放大輸出端子輸出第一放大電壓，而且 通過對自第二輸出端子施加的電壓進行放大來產生第二放大電壓，以 從第二放大輸出端子輸出第二放大電壓；比較器單元，在被饋送至第一比較輸入端子的第一比較電壓和被饋送至第二比較輸入端子的第二比較電壓之間執(zhí)行比較，以產生與比較的結果相對應的比較結果信號；第一電容器，被配置在第一放大輸出端子和第一比較輸入端子之 第二電容器，被配置在第二放大輸出端子和第二比較輸入端子之間；第一開關電路，用于在選擇開關電路處于第一開關狀態(tài)時向第一 比較輸入端子施加第一參考電壓；第二開關電路，用于在選擇開關電路處于第一開關狀態(tài)時向第二 比較輸入端子施加第二參考電壓；邏輯電路，基于輸出信號和比較結果信號來產生邏輯操作信號， 以保持輸出信號的邏輯或將輸出信號的邏輯反相；鎖存電路，鎖存邏輯操作信號，以將由此鎖存的邏輯操作信號輸 出為輸出信號；以及控制電路，基于輸出信號，確定將按照從第一開關狀態(tài)至第二開 關狀態(tài)的次序還是按照從第二開關狀態(tài)至第一開關狀態(tài)的次序來執(zhí)行 選擇開關電路的切換控制。
3、 根據權利要求2所述的磁傳感器電路，其中控制電路間歇地向放大器單元和比較器單元中的至少一個供電。
4、 一種電子裝置，包括 目標；根據權利要求1至3中任一項的磁傳感器電路；以及分析電路，根據磁傳感器電路的輸出信號對目標的移動進行分析，其中目標配備了具有多個S極磁化部分和多個N極磁化部分的磁體，并且當目標移動時向磁傳感器電路施加交變磁場。
5、 根據權利要求4所述的電子裝置，其中所述分析電路通過對在磁傳感器電路處獲得的輸出信號中的脈 沖數目進行計數來檢測目標的位置或移動量。
6、 根據權利要求4所述的電子裝置，其中多個磁傳感器電路被提供為沿目標移動方向的磁傳感器電路，并且所述分析電路通過將在多個磁傳感器電路處獲得的輸出信號彼 此進行比較來檢測目標移動的方向。
7、 根據權利要求5所述的電子裝置，其中多個磁傳感器電路被提供為沿目標移動方向的磁傳感器電路，并且所述分析電路通過將在多個磁傳感器電路處獲得的輸出信號彼 此進行比較來檢測目標移動的方向。
全文摘要
本發(fā)明的磁傳感器電路包括霍爾器件10；選擇開關電路20，將霍爾器件10的檢測狀態(tài)切換成第一開關狀態(tài)或第二開關狀態(tài)；比較器單元60，使用電磁轉換器件10的檢測電壓和預定參考電壓來執(zhí)行比較，以產生比較結果信號COUT；邏輯電路80，基于輸出信號OUT和比較結果信號COUT來產生邏輯操作信號，以保持輸出信號OUT的邏輯或將輸出信號OUT的邏輯反相；鎖存電路70，鎖存邏輯操作信號LOUT，以將其作為輸出信號輸出；以及控制電路90，基于輸出信號OUT，確定切換霍爾器件10的檢測狀態(tài)的次序(從第一開關狀態(tài)至第二開關狀態(tài)，或從第二開關狀態(tài)至第一開關狀態(tài))。
文檔編號G01R33/07GK101641608SQ20088000897
公開日2010年2月3日 申請日期2008年6月20日 優(yōu)先權日2007年6月22日
發(fā)明者西川英敏 申請人:羅姆股份有限公司